基本介紹
內容簡介
《低合金鋼焊接特性及焊接材料》內容是作者多年在科研一線工作成果的總結，內容理論水平高，套用價值大。
作者簡介
尹士科，1941年生，1964年大學畢業，1980年赴日本進修一年。教授級高工，享受國務院頒發的政府特殊津貼。被山東工業大學聘為兼職教授和研究生導師，指導博士研究生1人，碩士研究生3人。四十多年來，一直在鋼鐵研究總院從事低合金鋼焊接材料和焊接冶金的研究工作。共取得科研成果20多項，獲全國科學大會獎1項，國家級科技進步二等獎2項，部（省）級科技進步一等獎3項，部級其他獎7項。參與研製開發的焊接材料40多種，獲國家發明專利7項。在國際、國內的焊接會議和雜誌上共發表論文100多篇。已出版著作15部，翻譯出版圖書4部，參與了6部大型工具書的撰稿。 先後為五位日本教授來華講學擔任課堂翻譯，為中日學術交流會、工業展覽會和進口設備的安裝等承擔過口譯工作。
圖書目錄
第一章低合金鋼的成分與性能
第一節低合金鋼概述
一、低合金鋼的分類及特徵
1.高強度鋼
2.鉻鉬耐熱鋼
3.低溫鋼
4.耐蝕鋼
二、鋼鐵冶金技術的現代化
1.煉鋼技術
2.軋鋼技術
3.熱處理技術
4.微合金化技術
第二節國產低合金鋼的成分與性能要求
一、採用推薦標準的高強度鋼和專業用鋼的成分與性能要求
1.低合金高強度結構鋼（GB/T1591—2008）
2.高強度結構鋼用調質鋼板（BG/T16270—2009）
3.高耐候結構鋼 （GB/T4171—2008）
4.石油天然氣輸送管線用寬厚鋼板（GB/T21237—2007）
5.建築結構用鋼板（GB/T19879—2005）
6.低焊接裂紋敏感性高強度鋼板（YB/T4137—2005）
二、採用強制標準的專業用鋼的成分與性能要求
1.船舶及海洋工程用結構鋼（GB712—2011）
2.橋樑用結構鋼（GB714—2008）
3.鍋爐和壓力容器用鋼板（GB713—2008）
4.低溫壓力容器用低合金鋼鋼板（GB3531—2008）
5.壓力容器用調質高強度鋼板（GB19189—2011）
6.焊接氣瓶用鋼板和鋼帶（GB6653—2008）
第三節國外低合金鋼的成分與性能
一、民用低合金高強度鋼
1.日本開發的系列高強度結構鋼
2.歐洲及美國開發的高強度管線用鋼
二、潛艇用低合金高強度高韌性鋼
1.美國的潛艇用低合金高強度高韌性鋼
2.日本的潛艇用低合金高強度鋼
第二章低合金鋼用焊接材料的成分與性能
第一節對焊接材料的熔敷金屬成分和性能要求
一、電弧焊焊條
1.非合金鋼和細晶粒鋼焊條（GB/T5117—2012）
2.熱強鋼焊條（GB/T5118—2012）
3.高強度鋼焊條（ISO18275B—2005）
二、氣體保護焊用實心焊絲和保護氣體
1.非合金鋼和細晶粒鋼用氣保焊焊絲（ISO14341B—2002）
2.非合金鋼和細晶粒鋼TIG焊接用填充絲和焊絲（ISO636B—2004）
3.高強度鋼氣保護焊用焊絲和填充絲（ISO16834B—2006）
4.保護氣體的分類
三、氣體保護焊和自保護焊用藥芯焊絲
1.非合金鋼和細晶粒鋼氣體保護焊和自保護焊用藥芯焊絲（ISO17632B—2004）
2.熱強鋼用氣體保護焊藥芯焊絲（ISO17634B—2004）
3.高強鋼氣體保護焊和自保護焊用藥芯焊絲（ISO18276B—2005）
四、埋弧焊接用焊絲和焊劑
1.非合金鋼和細晶粒鋼埋弧焊接用焊絲和焊絲焊劑組合（ISO14171B—2002）
2.熱強鋼埋弧焊接用實心焊絲、藥芯焊絲和焊絲焊劑組合（ISO24598B—2007）
3.高強鋼埋弧焊接用實心焊絲、藥芯焊絲和焊絲焊劑組合（ISO26304B—2008）
4.埋弧焊用焊劑（ISO14174—2004）
第二節影響焊縫金屬力學性能的因素
一、化學成分對焊縫組織和性能的影響
1.低碳低合金焊縫組織類別及其形貌特徵
2.合金成分對焊縫金屬組織的影響
3.合金成分對焊縫金屬性能的影響
二、微量元素硼和鈦對焊縫韌性的影響
1.硼對焊縫組織和韌性的影響
2.鈦對焊縫組織和韌性的影響
3.在貝氏體馬氏體焊縫中鈦、硼對組織和相變的影響
三、含氧量對低合金鋼焊縫組織和韌性的影響
1.含氧量對焊縫相變溫度和組織的影響
2.含氧量對低、中強度焊縫韌性的影響
3.含氧量對高強度焊縫韌性的影響
4.含氧量對電渣焊焊縫韌性的影響
四、焊接規範參數的影響
1.冷卻速度的計算及其對焊縫力學性能的影響
2.焊接規範參數對屈服強度590MPa級焊縫金屬性能的影響
3.焊接規範參數對屈服強度785MPa級焊條的焊縫金屬性能影響
五、焊後熱處理對焊縫金屬力學性能的影響
1.焊後熱處理對屈服強度690MPa級焊縫金屬性能的影響
2.焊後熱處理對屈服強度785MPa級焊縫金屬性能的影響
第三節焊接材料產品性能簡介
一、國內研發的焊條
1.高效率鐵粉焊條
2.低合金高強度鋼焊條
3.—90℃低溫鋼用焊條
4.低合金耐蝕鋼用焊條
二、國內研發的埋弧焊用焊劑和實心焊絲
1.785MPa級高強度鋼用熔煉焊劑
2.590MPa級高強度鋼用燒結焊劑
3.黏結焊劑的降氫途徑探索
4.低合金鋼埋弧焊接用實心焊絲
三、國內研發的氣體保護焊用實心焊絲和藥芯焊絲
1.氣體保護焊用實心焊絲
2.氣體保護焊用藥芯焊絲
四、國外使用的焊接材料產品
1.美國的潛艇鋼用高強度高韌性焊接材料
2.日本的潛艇鋼用高強度高韌性焊接材料
3.曼徹特公司生產的鉻鉬耐熱鋼用焊接材料
4.國外知名公司生產的結構鋼用氣保護藥芯焊絲
5.日本神鋼生產的低溫鋼用藥芯焊絲
第三章有關低合金鋼及其焊接方面的基礎性研究
第一節低合金鋼中硼化物析出行為
一、硼化物的析出特性
1.快速冷卻過程中硼化物的析出
2.恆溫過程中硼化物的析出
3.硼化物的析出特性模式
二、鋼中MnS對BN析出行為的影響
1.奧氏體化溫度對BN分布狀態的影響
2.850℃保溫時BN的再析出和分布狀態
第二節低合金鋼焊縫中擴散氫的逸出及殘餘氫量
一、擴散氫的逸出行為
1.常溫下擴散氫的逸出
2.高溫下擴散氫的逸出
二、殘餘氫的釋放及影響因素
1.組織和硬度對殘餘氫量的影響
2.焊縫含氧量對殘餘氫量的影響
3.擴散氫含量對殘餘氫量的影響
第三節氣體保護焊的保護效果研究
一、施工條件及控氣參數對保護效果的影響
1.風速對氣體保護焊接時保護效果的影響
2.保護氣體流量對含氮量的影響
3.厚板焊接時控氣參數對熔敷金屬含氮量的影響
二、含氮量對氣孔及焊縫性能的影響
1.保護氣體中加入的氮量與熔敷金屬中含氮量的關係
2.熔敷金屬含氮量與力學性能的關係
第四節焊條電弧焊的氣孔成因分析
一、焊縫中氣孔的分布及形貌
二、焊縫中氣孔的形成與水分及擴散氫的關係
三、焊縫中氣孔的成因分析
第五節電弧焊的熔滴過渡及其對焊接施工的影響
一、電弧焊接的熔滴過渡形態分類
1.顆粒過渡
2.噴射過渡
3.短路過渡
4.渣保護過渡及其他
二、藥芯焊絲焊接的熔滴過渡形態
1.熔渣型藥芯焊絲的熔滴過渡形態
2.金屬粉型藥芯焊絲的熔滴過渡形態
三、熔滴過渡形態對飛濺和發塵量的影響
1.熔滴過渡形態對飛濺的影響
2.熔滴過渡形態對發塵量的影響
第四章低合金鋼的焊接特性
第一節焊接熱影響區的韌性與靜載斷裂特性
一、模擬焊接熱影響區的組織與韌性
1.10Ni5CrMoV鋼模擬熱影響區的組織與韌性
2.Cr4—Al系耐蝕鋼模擬熱影響區的組織與韌性
3.HQ100鋼模擬熱影響區與實際熱影響區的韌性比較
二、焊接熱影響區的靜載斷裂特性
1.10Ni5CrMoV鋼的靜載斷裂特性
2.HQ100鋼的臨界斷裂應力
3.Cr4—Al鋼的臨界斷裂應力
第二節焊接接頭的抗動載性能及試驗方法
一、低合金鋼焊接接頭的抗動載性能
1.脆性和延性斷裂的裂紋產生與擴展
2.脆性和延性斷裂的斷口特徵及形貌
二、焊接接頭的抗動載性能試驗方法
1.示波衝擊試驗
2.寬板拉伸試驗
3.動態撕裂試驗（又稱DT試驗）
4.落錘試驗（簡稱NDT試驗）
5.落錘撕裂試驗（簡稱DWTT試驗）
6.爆炸試驗
7.模擬結構破壞試驗
三、焊接接頭的強度匹配和韌性評定
1.焊接接頭的強度匹配
2.關於焊縫的韌性評定
第三節低合金鋼的焊接裂紋及試驗方法
一、低合金鋼焊接裂紋簡述
1.縱向裂紋的位置和擴展途徑
2.橫向裂紋的分布及斷口形貌
3.擴散氫在焊縫厚度上的分布及臨界含氫量
二、焊接裂紋試驗方法及其套用
1.焊接裂紋試驗方法
2.幾種高強度鋼的焊接裂紋試驗結果
三、低合金鋼焊接裂紋的預防措施
1.焊接材料的再烘乾與保管
2.高強度鋼的焊接施工參數
3.鉻鉬耐熱鋼的焊接施工參數
參考文獻
文摘
著作權頁：
插圖：
在我國藥芯焊絲的套用行業主要是船舶製造業，在其他行業，如橋樑、鋼結構和電力等，隨著我國基礎建設的發展，也在一定程度上拉動了藥芯焊絲的增長。今後還應在石化、汽車及機械製造等行業加強推廣套用。我國藥芯焊絲產業存在的不足之處是：①品牌影響力差，缺乏品牌優勢企業；②產品結構不合理，大多數企業以E501T1類產品為主，其他產品少有生產，導致大陸貨產量過剩，出現相互壓價惡性競爭的趨勢。今後應適度發展普通產品，並下力氣提高品質；加強研發新的產品，促進升級換代，從而提高技術水平與核心競爭力。
據不完全統計，我國生產藥芯焊絲的廠家已達60多家，其中多數為中小型企業。在較大型的生產企業中，呈現出國資控股、國外獨資和國內民營的三足鼎立之勢。外資企業主要有美國ITW集團、美國林肯公司、伊薩公司、天泰焊材、法國液空、韓國現代及高麗熔接棒等；民營企業主要有天津金橋、天津大橋等；國資控股企業主要有北京安泰科技、天津三英焊業（該公司已於2011年由安泰科技集團公司併購）等。作者現在是安泰科技集團公司的技術人員，轉制前是鋼鐵研究總院的科研人員，對該公司的情況熟悉，特向讀者加以簡要介紹。
安泰科技股份有限公司是以中國鋼研科技集團有限公司（原國家級大型科研院所鋼鐵研究總院）為主要發起人，聯合清華紫光（集團）總公司等單位發起成立的高科技股份有限公司。是國家科技部及中科院聯合認定的國家高技術企業。也是被北京市科學技術委員會認定的骨幹高新技術企業。經過十餘年的發展，安泰科技已建成北京中關村永豐產業園，空港新材料產業園、中關村昌平產業園及河北涿州四個產業基地，總面積1000餘畝；在石家莊、天津、深圳、上海等地擁有14家控參股企業；在北美、歐洲和亞洲地區建立了良好的商貿渠道和技術協作關係，產品已銷往50多個國家和地區，被國內外眾多知名企業和客戶所認可。
序言
低合金鋼包括高強度鋼、鉻鉬耐熱鋼、低溫鋼和耐蝕鋼等，廣泛用於各種鋼結構、建築結構、工程機械、鍋爐及壓力容器、車輛、船舶、橋樑和海洋工程等領域，在國民經濟中具有極為重要的作用。低合金鋼的焊接是建造這些工程結構的主要工藝方法和關鍵環節，在產品製造過程中必須特別重視焊接質量，許多工程結構的破壞，包括一些重大的災難性事故都是由於焊接出現問題造成的。
低合金鋼的焊接應重點關注兩大方面的問題，一是焊接接頭的韌性，防止接頭的任一區域產生脆化，特別是過熱區；二是焊接裂紋，防止在焊縫或熱影響區中出現裂紋，特別是冷裂紋。高潔淨度冶煉技術、先進的軋制技術、冷卻技術和熱處理技術等現代冶金技術極大地提高了鋼材的韌性，與之相比較，焊縫金屬的韌性通常處於劣勢，因為焊縫是鑄造組織，還有焊縫中的雜質元素含量遠高於鋼材。就焊縫金屬的抗裂性而言，由於焊接過程中總要產生擴散氫，因而裂紋往往在焊縫中產生。為了彌補焊縫金屬在韌性上的不足，要在研發焊接材料上多下功夫：需要探索有效的韌化途徑，如鈦硼複合韌化等；為了降低擴散氫含量，應儘可能採用超低氫型焊接材料，或者在施工上採取措施，減少氫帶來的危害。
關於焊接接頭的抗斷裂性能，這是學術界和技術人員都關心的大問題，它不能僅靠幾個衝擊吸收功數值就輕易作出結論。在評定抗斷裂性能方面，目前國內外採用的試驗方法有：衝擊試驗（含示波衝擊）、CTOD實驗、動態撕裂試驗、落錘試驗、爆炸試驗等。有些國家則採用幾種試驗方法綜合評定，如採用落錘試驗和衝擊試驗方法相結合，也有的採用爆炸試驗和動態撕裂試驗相結合。在設計上，為防止焊接結構發生脆性破壞，通常有兩個設計準則，一是防止裂紋產生準則，即啟裂控制；二是止裂性能準則，即擴展控制。前者要求，結構薄弱部位的材料應具有一定的抗裂紋產生能力；後者則要求，一旦裂紋產生，材料應具備阻止裂紋擴展的能力。
關於焊接冷裂紋問題，在焊接產品結構尺寸和鋼材材質確定之後，影響焊接冷裂紋的三個要素中只有擴散氫是可以調控的因素了。焊縫中的縱向裂紋既與拘束應力大小有關係，也與擴散氫含量的多少有關係；焊縫中的橫向裂紋則與擴散氫的關係更大，即使結構拘束應力不大，只要有相應數量的擴散氫（超過了材質的臨界氫濃度），就會產生橫向裂紋。所以人們把解決冷裂紋問題的出路放在對擴散氫的研究上是情理之中的。除了採取措施降低焊接材料中的擴散氫含量外，還需要對氫的擴散、逸出行為、氫在焊縫中的分布、氫的臨界濃度等進行深入研究，以尋求更為有效的降氫途徑。在選擇抗裂紋性能的試驗方法上，可以直接選擇國內外採用的標準方法，也可以自行創建專用的方法。為了有針對性地解決施工上的實際問題，首先要摸清結構上出現的裂紋情況，如裂紋走向、數量多少、分布位置等，以此確定試驗件的結構尺寸（特別是板厚）、接頭形式（對接或角接）和拘束度（縱向裂紋要求拘束度大些）等。另外，為了評價焊縫縱向裂紋敏感性，宜採用單道施焊，並在可能的條件下設定應力集中部位；而要評價焊縫的橫向裂紋敏感性，則應儘可能採用多道施焊，以使擴散氫有一個累積增高的過程。還要選擇相應的施焊條件，如環境溫度、濕度，預熱及道間溫度等。
《低合金鋼焊接特性及焊接材料》一書，較全面地介紹了低合金鋼的冶金特性、低合金鋼及其配套焊接材料的成分和性能要求、低合金鋼用焊接材料產品、低合金鋼的焊接特性以及與低合金鋼焊接相關的基礎性研究成果。內容較為豐富翔實，包含了作者多年來從事科研工作的技術數據，是一本理論性和實用性兼備的通用圖書。本序中涉及的技術內容在該書的相關章節均有介紹，讀起來頗有新意和啟發，在此向焊接界的朋友們加以推薦。
本書作者是我的同事，是我院科技人員中的骨幹力量，先後承擔過多項國家重點攻關項目，獲得了多個獎項，為國民經濟建設和國防現代化做出了重大貢獻。他們在科研工作中還針對某些理論方面的工作進行了深入探索，寫出了有水平的學術論文和專著，受到了讀者的歡迎。這本新書的出版，將會使我們有更新的啟示，受益也會更大些，特向作者致意並表示祝賀。
中國鋼研科技集團公司副總經理
鋼鐵研究總院副院長
中國機械工程學會焊接學會副理事長
金屬焊接性與焊接材料分會主任委員
博士生導師
教授
2013年8月
